基于Python中单例模式的几种实现方式及优化详解

单例模式

单例模式（Singleton Pattern）是一种常用的软件设计模式，该模式的主要目的是确保某一个类只有一个实例存在。当你希望在整个系统中，某个类只能出现一个实例时，单例对象就能派上用场。

比如，某个服务器程序的配置信息存放在一个文件中，客户端通过一个 AppConfig 的类来读取配置文件的信息。如果在程序运行期间，有很多地方都需要使用配置文件的内容，也就是说，很多地方都需要创建 AppConfig 对象的实例，这就导致系统中存在多个 AppConfig 的实例对象，而这样会严重浪费内存资源，尤其是在配置文件内容很多的情况下。事实上，类似 AppConfig 这样的类，我们希望在程序运行期间只存在一个实例对象。

在 Python 中，我们可以用多种方法来实现单例模式

实现单例模式的几种方式

1.使用模块

其实，Python 的模块就是天然的单例模式，因为模块在第一次导入时，会生成 .pyc 文件，当第二次导入时，就会直接加载 .pyc 文件，而不会再次执行模块代码。因此，我们只需把相关的函数和数据定义在一个模块中，就可以获得一个单例对象了。如果我们真的想要一个单例类，可以考虑这样做：

mysingleton.pyclass Singleton(object): def foo(self):  passsingleton = Singleton()

将上面的代码保存在文件 mysingleton.py 中，要使用时，直接在其他文件中导入此文件中的对象，这个对象即是单例模式的对象

from a import singleton 

2.使用类

class Singleton(object): def __init__(self): pass @classmethod def instance(cls, *args, **kwargs): if not hasattr(Singleton, "_instance"):  Singleton._instance = Singleton(*args, **kwargs) return Singleton._instance

一般情况，大家以为这样就完成了单例模式，但是这样当使用多线程时会存在问题

class Singleton(object): def __init__(self): pass @classmethod def instance(cls, *args, **kwargs): if not hasattr(Singleton, "_instance"):  Singleton._instance = Singleton(*args, **kwargs) return Singleton._instanceimport threadingdef task(arg): obj = Singleton.instance() print(obj)for i in range(10): t = threading.Thread(target=task,args=[i,]) t.start()

程序执行后，打印结果如下：

<__main__.Singleton object at 0x02C933D0><__main__.Singleton object at 0x02C933D0><__main__.Singleton object at 0x02C933D0><__main__.Singleton object at 0x02C933D0><__main__.Singleton object at 0x02C933D0><__main__.Singleton object at 0x02C933D0><__main__.Singleton object at 0x02C933D0><__main__.Singleton object at 0x02C933D0><__main__.Singleton object at 0x02C933D0><__main__.Singleton object at 0x02C933D0>